基于无人机的机载导弹发射控制器设计

【摘要】本文基于无人机和激光制导导弹的特点设计了的一种机载火力控制系统中的发射控制器。文中主要阐述了机载火力控制系统的构成、特点以及通过嵌入式系统设计的发射控制器的原理，包括硬件设计原理和软件设计原理。

【关键词】无人机；火力控制系统；火控计算机；发射控制器；激光制导导弹

1.引言

近些年，无人机在战场侦察、火炮校射、禁飞区巡逻、情报收集和电子战中，已经显示出了巨大的优越性。美国国防部2005年8月公布的《无人机系统路线图2005-2030》更明确指出，无人机系统不仅可提供持久的情报、监视和侦察能力，还可提供精确和及时的直接和间接火力。当前国际上现役的无人机武器系统主要有美国的MQ-1和MQ-9，以及以色列的“苍鹫”无人机等[1]。

为了实现无人机的武装化即侦察打击一体化功能，本文设计了一种针对激光制导导弹的机载发射控制器，该型发射控制器属于机载火控系统中的一部分，主要解决了火控系统中导弹的数据、状态采集以及发射流程控制和时序控制等技术问题。

2.系统简述

2.1 火控系统功能简述

无人机机载火控系统有两种作战方式：随机攻击方式和坐标攻击方式。随机攻击方式为在随机发现目标的情况下对目标进行攻击；坐标攻击方式为在预先知道目标经纬度或者目标固定不动情况下进行攻击。在随机攻击方式下，武器系统通过探测器对战场进行侦察，锁定目标并对其进行测定，火控系统根据目标测定值和无人机飞行参数计算出射击诸元以及传递对准参数，根据地面站指令按照控制流程发射导弹，导弹通过激光漫反射信号跟踪目标对其进行攻击。在坐标攻击方式下，火控系统根据已知目标参数值和无人机飞行参数计算出射击诸元以及传递对准参数，作战人员通过激光照射器照射已知参数的目标为导引头提供激光漫反射信号源。在随机攻击方式时，发射控制器需要通过串口传递激光编码值以及通过独立的通道传递激光编码信号给导弹，在坐标方式下则只需要串口传递激光编码值给导弹即可，如图1所示。

2.2 发射控制器功能简述

该型发射控制单元所在的无人机火控系统除了发射控制单元外还包含火控计算机、侦察载荷以及地面发控台。火控计算机的主要作用是通过接收载机的飞行参数和载荷的目标信息计算出导弹所需的传递对准信息、导引头预置框架角信息以及射击诸元，并向发控单元发送地面站的控制命令。发控单元作为发射流程的控制机构，其主要功能是通过检测单元检测导弹当前状态，并根据发射流程时序通过其内的执行单元控制导弹发射，同时把相应信息返回给火控计算机。

3.发射控制器设计与实现

3.1 发射控制器主要功能

发射控制器的主要功能是作为火控系统的执行机构，实现火控系统对导弹的发射流程控制和发射时序控制，同时还具有监测导弹状态的功能，用以辅助发射控制器判断发射状态控制导弹的发射。另外，发射控制器还要把火控计算机的命令和参数发送给导弹，同时把导弹的回报转发给火控计算机，起到通讯转接的作用。

3.2 发射控制器硬件设计原理

火控系统中的发射控制器主要与以下设备发生胶连：1)火控计算机，发射控制器接收来自火控计算机的信息，并通过获得的信息以及监测到的导弹状态信息通过继电器等执行机构控制导弹发射流程。同时发射控制器还要反馈来自导弹以及自身的状态信息给火控计算机。2)导弹，发射控制器接收来自导弹的状态信息，根据导弹的状态来控制发射/投放流程，并把相应信息反馈给火控计算机，同时把来自火控计算机的相应的命令转发给导弹。

由于发射控制器需要一定量的数据计算，同时还要满足通讯转接的功能，因此选择了TI公司的MSP430F149。MSP430F149是一款低功耗混合信号处理器，具有较为强大的处理能力，为一款16位的RSIC结构的单片机，内置硬件乘法器，8MHz频率下运算能力可以达到1MIPS。同时具有丰富的外设资源如1个看门狗、2个定时器、2个串口、1个12位的A/D转换器、10个捕获/比较器以及60KB片内FLASH。具有JTAG仿真调试接口，便于软件在线调试。

由于火控系统中存在一个火控计算机对多个发射控制器的通讯方式，要用到RS422的总线通讯功能，因此需要用到串口通信芯片MAX1482的串口使能端DE。即当发射控制器收到了与本机对应的地址帧的数据时，才开DE使能端进行回报，否则就关闭DE使能端，防止多个发射控制器发送数据发生冲突，图3为通讯及光耦隔离单元电路原理图。

4.结束语

本文对无人机察打一体化中的机载火控系统做了简要说明，并对其中的发射控制器的功能和设计原理进行了分析。该型发射控制器地设计解决了无人机机载火控系统中的导弹的数据、状态采集以及发射流程控制和时序控制等关键技术问题，较好地控制了整个导弹发射流程。

参考文献

[1]李明.无人机系统发展中的若干问题[J].现代军事,2007,

06:45-49.

[2]孙波,王通.基于MSP430的串口扩展设计[J].电子测试,2010,4:64-67.

[3]蔡淑华.飞航导弹火控系统[M].北京:宇航出版社,1996.

作者简介：李伟（1979—），男，河北唐山人，硕士研究生，工程师，研究方向：机载电气系统设计，火力控制技术。